变速泵控挤压机挤压针定位系统的分析及仿真研究

用变转速泵控制液压执行器是目前电液控制技术中一种新的控制方式。该文在分析挤压机挤压针位置跟踪控制过程的基础上，提出用变转速泵控系统代替现有的阀控系统以达到节能的目的。给出了采用变转速泵按闭式回路控制挤压针位置的原理，建立了系统的数学模型，对比阀控系统，进行了计算机数字仿真研究。     

基于模糊PID的阀控喷管电液伺服实验系统仿真研究

电液伺服系统是飞行器的控制系统中用于调整机体姿态的关键部分.该文以某阀控喷管电液伺服实验系统为背景,针对伺服阀的阀芯因加工误差产生的负开口情况,通过建立阀控系统的数学模型,并分别采用传统PID算法和模糊PID算法对其控制效果在Simulink环境下进行仿真研究,结果表明,采用较好的控制方法能够有效克服结构上的缺陷.     

挤压机节流调速系统的研究

以125MN挤压机为背景,针对用于125MN挤压机活动横梁速度控制的原有节流系统,存在阀的稳定性差,控制精度不高的缺点,提出一种以电液比例控制阀为先导阀并带位移传感器和压力传感器的新型大通径(80mm)水节流阀,对该阀阀芯位置控制原理、流量特性、控制策略以及先导阀-节流阀系统动态特性进行研究;并采用状态空间法建立了节流阀阀芯位移控制系统的数学模型,用Simulink对该模型进行仿真,得出该系统在输入为一阶跃信号下的节流阀阀芯的位移动态响应曲线和速度动态响应曲线,并分析该节流阀在实际应用过程中的动态响应特性;得出了节流阀阀心位置控制系统仿真模型的响应时间和超调量,以及在实际应用过程中的响应时间和超调量.     

Fluent平台上滑阀流态切换现象仿真研究

针对某三级电液伺服阀功率级滑阀,在0～3mm的阀开口量范围内,建立不同阀开口量对应的二维几何模型并进行网格划分,通过Fluent软件仿真得到理想滑阀流量特性曲线,发现该滑阀阀口存在流态切换现象.仿真分析了改变阀杆直径、在阀芯壁面挖槽和阀芯根部倒圆角对流态切换现象的影响,为功率级滑阀的设计提供参考.     

射流管力反馈两级电液伺服阀的高阶状态空间模型

射流管力反馈两级电液伺服阀常用数学模型为单输入单输出的三阶或二阶简化传递函数模型，其无法描述伺服阀各状态参数的变化且不便于采用现代控制理论的方法进行研究。基于现代控制理论，以衔铁角位移、射流喷嘴位移、射流管阀输出压力、滑阀的阀芯位移为输出，建立了射流管力反馈两级电液伺服阀五阶状态空间模型，不同于传统简化模型，此模型包含了滑阀的黏性阻力和液动力、油液压缩和泄漏、反馈杆弹簧力等多种因素的影响。通过仿真，给出了某型号射流管力反馈两级电液伺服阀的衔铁角位移、射流喷嘴位移、射流管阀输出压力和滑阀阀芯位移的阶跃响应曲线和频率响应曲线，结果显示所建高阶状态空间模型误差较小。     

一种新型电液比例阀的模糊控制研究

在介绍了国外一种基于双阀芯控制的新型电液比例阀的结构和工作原理的基础上,建立了该阀的数学模型,并指出了该阀在先导阀-主阀环节的传递函数与经典阀控对称液压缸的传递函数的不同。应用Matlab/Simulink设计了Fuzzy-PID双模模糊控制器,并对系统进行了仿真研究。仿真结果表明采用Fuzzy-PID双模模糊控制策略控制主阀芯是行之有效的。     

高频电液振动台谐振特性研究

传统电液振动台的工作频率受伺服阀频宽的制约难以提高到较高的水平,为了解决这一难题,提出一种由2D激振阀和数字伺服阀联合控制差动式液压缸所构成的新型高频电液振动台,旨在大幅提高电液振动台的振动频率。阐述了高频电液振动台的工作原理并建立其数学模型,利用Simulink构建了系统仿真模型,对高频电液振动台在谐振点工作时的振动波形进行了仿真研究。为了验证理论分析以及高频电液振动台在谐振点时实际输出的振动波形,设计了高频电液振动台并进行了实验研究。实验结果表明:高频电液振动台的振动频率由2D激振阀阀芯的转速决定,当2D激振阀的激振频率与电液振动台的固有频率相等时,振动台输出的幅值会被突然放大(即产生谐振现象),过了谐振点后振动台输出的幅值则会快速下降。     

脉宽调制先导级高速开关阀特性研究

在大型工程机械和农用车辆上,广泛采用电液比例阀作为工作装置控制元件。PWM先导级高速开关阀在100 Hz时良好的开关性能是决定电液比例阀性能的重要因素。该研究建立了高速开关阀的数学模型,并应用基于Simulation X系统的PWM高速开关先导阀的仿真模型,对高速开关阀阀芯位移响应特性进行研究,分析了弹簧刚度、工作气隙、衔铁质量、线圈电流等参数对阀芯位移响应的影响以及高速开关阀的流量特性,给出流量控制时PWM占空比的修正公式。     

基于缝隙理论的新型数字液压缸研究

介绍了一种新型数字液压缸,该数字液压缸采用一种基于缝隙理论的数字阀,通过对数字阀的小流量控制来实现数字缸的微量进给和速度控制。步进电机接收到数字脉冲信号,驱动数字阀芯移动,通过改变数字阀阀芯的缝隙值来控制液压缸输入流量,从而有效提高了数字液压缸微进给控制精度。对数字液压缸系统进行分析,建立了精确的数学模型,推导了控制系统的传递函数和方框图,并利用AMESim仿真软件对其液压系统进行仿真分析,得到了数字液压缸位移、流量与数字阀缝隙变化的相对关系。     

三维离心环境下的电液伺服阀特性分析

分析离心环境角速度矢与主阀芯轴向同面垂直、异面垂直及平行等三种典型空间姿态下的电液伺服阀基本特性。根据转动式牵连运动动力学理论,得到衔铁挡板组件、主阀芯的动力学特性以及三维离心环境下的电液伺服阀数学模型,分析离心环境对电液伺服阀衔铁、挡板以及主阀芯三处特征位移的影响。得到电液伺服阀耐加速度性能的布局措施,当主阀芯轴向与离心角速度矢平行布局时伺服阀耐加速度能力最强;当主阀芯轴向与离心角速度矢异面垂直布局时伺服阀耐加速度能力次之;当主阀芯轴向与离心角速度矢同面垂直布局时伺服阀耐加速度能力最差。采用某型电液伺服阀进行验证,根据控制电流为零时的空载流量求得主阀芯偏移量,得到其与离心加速度的数学关系。试验结果和理论结果相吻合。     

2D伺服螺旋阀芯大行程位置控制的分析研究

2D伺服螺旋数字阀作为先导控制大流量高频响的换向阀,结构上利用2D阀的阀芯的双自由度运动,阀芯由步进电机驱动旋转,通过高低压孔的开口通断来改变敏感腔的压力,从而推动阀芯轴向运动。大流量高频换向阀的小阀芯与2D阀的阀芯由球头刚性连接,获得所需的大行程,驱动主阀芯运动。基于MATLAB建立2D阀的数学模型,该模型的仿真结果能较为准确地描述2D阀的动静态特征。     

新型高性能直接驱动电液伺服阀

研制了一种全新结构的直接驱动电液伺服阀。该阀在结构上采用转动阀芯取代滑动阀芯,变滑阀结构为转阀,有效的减少了阀的液动力,极大地提高了阀的抗污染性能;在驱动控制上采用直流力矩电机直接驱动阀芯,将对阀的控制转变为对电机的控制,易于实现阀的数字控制。实验结果表明该阀的主要动、静特性指标均已超过国内外相同规格不同驱动控制类型的各种电液伺服阀,尤其是具有现有阀无法比拟的抗污染能力。     

高速开关电磁阀力控系统线性增压控制研究

针对防抱死制动系统线性增压需求,建立某高速开关电磁阀阀芯力平衡数学模型,给出阀芯平衡状态附近线性化增量微分表达式,建立液压缸压力变化数学模型,给出液压缸压差的增量表达式,得到高速开关电磁阀力控系统压力和通电电流的传递函数。通过某高速开关电磁阀电磁场和流场的有限元分析,得到阀芯所受电磁力、阀芯所受液压力及流量随阀口开度的变化曲线,研究电磁力、液压力与流量之间的定量关系,阐述高速开关电磁阀力控系统线性增压基本原理,给出力平衡点的稳定条件,提出能够实现线性增压的控制方式;结合流场、电磁场分析结果建立某高速开关阀整体模型,对电磁阀开启过程进行仿真,并进行线性增压试验,验证了该控制方式对于恒流量输出的可行性和仿真计算方法与结果的正确性。     

新型大流量高水基电液比例换向阀的设计和研究

针对煤矿井下液压支架系统液压冲击大的问题,设计了一款新型大流量高水基电液比例换向阀。介绍了所研制的电液比例换向阀的结构及工作原理,并利用AMESim仿真软件搭建了该阀的仿真模型。研究表明,在斜坡信号输入的情况下,该阀能实现正常换向且主阀口开口大小与输入信号成正比例趋势;在阶跃信号输入的情况下,验证了阀的稳定性并分析了阻尼孔和主阀芯末端锥度对阀性能的影响,发现设置合适的阻尼孔直径有利于提高阀的响应速度,合理选择主阀芯末端锥度大小可以提高阀的稳定性。     

射流管伺服阀前置级的动态流场分析

射流管电液伺服阀的喷嘴到接收孔间的流场较为复杂,尤其在射流管偏转及阀芯运动的动态情况下,会存在回流、漩涡等现象。以某型射流管电液伺服阀结构为模型,结合射流管偏转时的阀芯力平衡关系,得到阀芯的运动方程,应用雷诺平均方程和标准两方程模式的封闭方程,通过流体动力学软件FLUENT建立射流管伺服阀喷嘴到阀芯两腔的三维可视化模型,仿真分析了喷嘴到接收孔的前置级瞬态流场及阶跃响应。仿真结果表明:接收孔中的涡量强度会影响射流管电液伺服阀的阶跃响应,涡量强度越大、振荡越大、阶跃响应越慢,并通过试验测试阀芯位移验证了数值计算的正确性,同时对比了不同接收孔间夹角的同时刻涡量及阶跃响应,得到接收孔间夹角为45°的最优设计。研究方法和结果对于提高射流管电液伺服阀的动态响应有重要参考价值。     

SFF-10电液伺服阀的设计

以某型号电液伺服阀为参照,设计了SFF-10电液伺服阀。叙述了SFF-10电液伺服阀的作用、组成以及工作原理;通过对比分析电液伺服阀的几种类型,确定了双喷嘴挡板式电液伺服阀设计方案、采用Excel软件对电液伺服阀的阀套与阀芯、喷嘴组件以及衔铁组件进行了设计计算。通过建模仿真验证了本设计满足设计要求。     

扩轧管电液伺服系统非线性建模与控制

为了研究阀控缸机构的非线性对电液伺服系统控制性能的影响,以钢管生产过程中的扩轧管电液伺服系统为背景,首先通过分析非对称比例(伺服)阀的电信号输入到阀芯位移和阀芯位移到非对称液压缸活塞位移输出过程的非线性特性,建立非对称阀控非对称缸机构的非线性数学模型以描绘实际系统;其次根据实际系统模型的级联性特点,提出了一种融合定量反馈控制理论和扰动估计理论的非线性控制策略,实现了对负载运动和负载压力非线性的分级控制;最后以常规PID控制为基础,对提出控制策略的有效性进行相应的仿真和实际控制对比.结果表明,该控制策略具有更好的系统稳态和动态响应性能,可应用于解决工程实际问题.     

2D电液数字换向阀

给出了一种新型电液数字换向阀.该阀在结构上利用阀芯的双运动自由度,并通过加工于阀芯上的高低压孔与加工于阀芯孔上的螺旋槽相配合构成伺服螺旋机构实现双级导控的功能;在控制上采用一种特殊的实时跟踪算法通过控制步进电动机的每相通电时间的长短实现其输出角位移的连续控制,以解决传统的步进式数字控制元件的量化误差与响应速度之间所固有的矛盾.试验结果表明该阀的主要动静特性指标已超过现有国内外相同规格不同类驱动与控制方式的比例阀的性能.     

基于数字补偿器的比例调速阀特性仿真

现有的比例调速阀通过数字流量补偿方案对流量进行控制,已具有良好的等流量特性。但出现负载扰动时,存在阀芯响应速度慢,流量超调大的问题。结合广义预测控制理论和压差前馈控制理论,设计了一种新型数字补偿器,实现对比例调速阀输出流量的精确控制。首先针对负载扰动引起调速阀性能下降的问题设计了压差前馈控制器,通过对扰动量的补偿减小阀芯冲击;然后依据广义预测控制原理设计流量跟踪控制器,实现阀芯快速的动态响应。利用AMESim与MATLAB/Simulink搭建联合仿真模型,对该阀动静态特性进行分析。仿真结果表明:在负载阶跃时,该阀响应速度快,流量超调小,抗负载干扰能力强,具有较高的静动态特性。     

基于NI-PXI平台的电液比例阀硬件在环仿真研究

比例阀放大板作为电液比例阀的配套控制设备,能够驱动阀芯运动,同时采集阀芯位置反馈,形成控制闭环。为探究一种新的比例阀放大板测试技术,采用NI-PXI平台和LabVIEW软件,对比例阀进行了硬件在环仿真。在PXI实时系统环境下,采集比例阀放大板驱动信号,搭建比例阀传递函数模型,通过模拟阀芯位置传感器将计算结果反馈至比例阀放大板。结果表明采用硬件在环仿真方法,可在一定程度上用比例阀硬件在环仿真模型替代实际比例阀,完成与放大板组成的闭环控制。